Что такое геополимерный бетон? Как изготовить своими руками
Геополимерный бетон — строительный материал, обладающий отличными потребительскими свойствами и качественными характеристиками. Он изготавливается из натуральных составляющих и абсолютно безопасен для человека и окружающей среды. Как правило, бетон выпускается в промышленных условиях, но его несложно сделать своими руками. Для этого потребуется наличие инструментов и компонентов согласно рецепту, а также строгое соблюдение техники безопасности.
По фактуре и некоторым характеристикам геополимерный бетон схож с природным гранитом, поэтому его применение в строительстве оправдано. При возведении зданий он придает им высокие эксплуатационные свойства, не уступая традиционным бетонам на основе портландцемента. В сравнении с материалами искусственного происхождения, натуральный вариант выигрывает по многим параметрам, в первую очередь — по экологичности. В список достоинств включают следующие:
1. Малая усадка, что делает не обязательным длительное отстаивание конструкции перед последующей отделкой.
2. Высокая прочность на сжатие и растяжение, позволяющая строить многоэтажные здания.
3. Устойчивость к перепадам температуры. Не теряет своих свойств после неоднократного замораживания и размораживания.
4. Низкое выделение газов, создающих «парниковый эффект».
5. Отсутствие реакции при воздействии на бетон кислот и других агрессивных жидкостей.
6. Надежность и долговечность.
7. Огнеупорность и полная пожаробезопасность, геобетон выдерживает нагрев до 1316 °С без потери качественных и прочностных характеристик.
8. Крайне низкая паропроницаемость.
9. Легкость в обработке, запросто режется алмазными кругами.
10. Безопасность для здоровья в связи с отсутствием в составе токсинов и аллергенов.
11. Технология подразумевает использование при производстве бетона отходов промышленности, что поддерживает экосистему.
12. Уменьшенные сроки отвердевания раствора (в 2–3 раза, по сравнению с классическими). Геобетон набирает полную прочность за 7–10 дней.
13. Антикоррозийные свойства.
14. Возможность самому сделать состав из доступных компонентов, руководствуясь рецептом.
15. Сниженная цена геобетона, по отношению к традиционным растворам, при производстве которых применяется портландцемент.
16. Небольшой удельный вес.
17. Высокие теплосберегающие характеристики.
Технология получения в условиях предприятия
Натуральный геобетон производят из шлака и зольной пыли с добавлением жидкого стекла, гидроксида калия и воды. Все ингредиенты смешиваются в строгих пропорциях при низкой температуре, благодаря чему протекают нужные для набора прочности химические реакции. При соблюдении технологии, после затвердевания образуется полностью монолитная структура. Шлак в составе геобетона придает ему высокую прочность, а зола обеспечивает устойчивость к сжатию.
Геополимерный блок изготавливается с применением измельченной древесины, вымоченной в воде и обработанной озонатором. Полученную массу добавляют в бетономешалку к раствору и тщательно перемешивают. Бетон заливают в опалубку с присоединенными электродами и в течение часа воздействуют на него током. В процессе он затвердевает и превращается в монолитный блок. Опалубка снимается и используется для следующего фрагмента.
Гидроксид калия представляет собой бесцветные кристаллы, обладающие высокой гигроскопичностью. При попадании воздуха они быстро теряют свои свойства, поэтому фасуются в специальную упаковку и не подлежат хранению после ее вскрытия. Жидкое стекло, применяемое при производстве геобетона, выпускается в виде кристаллов. Встречается оно в магазинах, торгующих удобрениями, поскольку нужно для сельского хозяйства. Летучая зола вынимается из печи, в которой сгорает твердое топливо, или покупается на рынке. Шлак является частым отходом производства, перед использованием он измельчается до тонких фракций.
Вода, подходящая для геополимерного бетона, должна быть чистой и прохладной. В процессе смешивания происходит экзотермическая химическая реакция, и выделяемое тепло компенсируется низкой температурой жидкости. Полимерные добавки, например, клей ПВА, эпоксидная или полиамидная смола, придают бетону хорошую эластичность. Если необходимо снизить скорость твердения, то применяется декагидрат тетрабората натрия.
Действительно рабочий законный способ экономии.
Это нужно знать каждому!
Приготовление своими руками
Однозначного ответа на вопрос: как сделать геополимерный бетон, не существует, так как пропорции, предлагаемые специалистами, разнятся и требуют экспериментального подхода. В домашних условиях используют те же компоненты, что и в промышленности, только они берутся в гораздо меньших количествах. Для производства геобетона рекомендуется выбрать прохладную сухую погоду. В подходящую термостойкую емкость помещаются ингредиенты и смешиваются до получения однородной пластичной массы, без включения уплотнений и комков сухого вещества. Удобно это делать, применяя дрель или перфоратор со специальной насадкой. Примерный рецепт для приготовления 1 кг геобетона (в граммах):
Раствор производят небольшими порциями незадолго до применения, поскольку жидкое стекло, содержащееся в его составе, обеспечивает быстрое схватывание геобетона. При необходимости хранения готовой смеси, количество этого компонента уменьшают. Гидроксид калия очень агрессивен, поэтому во время работ обязательно использовать защитные очки, перчатки и респиратор. Геополимерный состав помещается в опалубку, которую желательно сделать с электролитами, тогда он затвердеет за сутки, в противном случае на это уйдет до 10 дней.
Благодаря характеристикам геобетона, с его помощью возводятся сооружения любой высоты и конструкции. В помещениях создается комфортный для обитания людей микроклимат, в связи с его натуральностью и экологичностью. Толщина стен, по сравнению с кирпичными, уменьшается в 3 раза, а теплосберегающие свойства остаются на высоком уровне.
Абсолютная пожаробезопасность позволяет строить помещения общественного пользования и производственные здания. Пластичность и быстрое застывание геополимерного бетона дают неограниченные возможности при создании скульптур, памятников и барельефов.
Свойства геополимерного бетона
- Бетонный плацдарм для науки
- Состав и свойства природного бетона
- Хитрости самостоятельного приготовления
Геополимерный бетон – строительный материал, созданный на основе веществ и компонентов природного происхождения. Именно он считается сегодня одним из безопасных и экологически чистых строительных материалов. Об этом гласит приставка “гео” в его названии. Выведя формулу геополимера, ученые согласились с тем фактором, что бетонный материал на его основе – инновационный продукт в масштабах всего строительства. Однако упоминания о геополимерном бетоне известны еще со времен древних цивилизаций. По утверждению некоторых ученых, именно он мог быть применен как основной строительный блок в возведении египетских пирамид.
Геополимерный бетон не только экологически чистый материал, но еще и очень долговечный.
Бетонный плацдарм для науки
Впервые понятие “геополимер” было введено в 1978 году профессором-химиком Джозефом Давидовичем. Анализируя химический состав блоков, из которых были построены древнеегипетские пирамиды, он выдвинул гипотезу, что они изготовлены из полимерного бетона.
В состав геополимерного бетона входят только натуральные компоненты: зола, вода, жидкое стекло, шлак.
Объясняя теорию профессора Давидовича, следует вспомнить, из чего изготавливается бетон. Технология приготовления несложна даже для жителей древних цивилизаций. Мягкая порода, например, известняк, тщательно высушивалась, освобождаясь, таким образом, от влаги. Климат Египта, где дождевые осадки могут выпадать раз в пять лет, позволял произвести обезвоживание вещества естественным путем. Готовый сухой порошок известняка затем заливался водой и перемешивался. В состав смеси можно было добавить любой мелкий камень, например, щебень. При окончательном высыхании раствор затвердевал и превращался в бетонный каменный блок.
В данном случае научная теория Джозефа Давидовича могла себя полностью подтвердить, поскольку изготовление бетона из натуральных компонентов могло производиться вплоть на самой пирамиде. То есть смешивать порошок с водой вручную можно было в примитивной деревянной опалубке, возведенной специально для этого на фундаменте будущего строения. После застывания бетона опалубку снимали и переходили к следующей. Так, блок за блоком, рос монолит всей пирамиды.
Вернуться к оглавлению
Состав и свойства природного бетона
Схема опалубки для геополимерных блоков.
Современная разработка состава геополимерной бетонной смеси была произведена несколькими десятилетиями позже после введения профессором Давидовичем понятия “геополимер”. Профессор Луизианского технологического университета Эрез Эллоч совместно с группой ученых озвучил миру полный состав бетонного геополимера. Это следующие натуральные компоненты природного происхождения:
- летучая зола уноса, она же зольная пыль;
- жидкое стекло;
- шлак;
- 45% КОН (гидроксид калия);
- вода.
Шлак в составе полимера придает бетонной смеси высокую прочность, однако не защищает от появления трещин при усадке. Поэтому его необходимо наполовину смешивать с летучей золой в пропорциях 1:1, тогда состав приобретет необходимые укрепляющие свойства. В связи с добавлением в состав полимерного бетона шлака такой состав получил второе название шлакощелочной. Это объясняется происходящим при производстве полимеризационным процессом, в котором алюминиевые силикаты вступают в реакцию со щелочью.
Промышленный способ изготовления природного бетона заключается в смешивании при низкой температуре всех необходимых его элементов в точных пропорциях. Это позволяет приобрести монолиту такие физические свойства, как:
Окончательное затвердевание геополимерного бетона происходит через 28 дней.
- антикоррозийная устойчивость;
- огнеупорность высокого уровня (выдержка до 1316 градусов);
- устойчивость к сжатию и растяжению;
- низкая отзывчивость на различные кислоты и другие воздействия агрессивных сред;
- маленький уровень усадки;
- небольшой объем выделения газов, создающих парниковый эффект, с поверхности каменных пород;
- низкая паропроницаемость;
- легкость и податливость при применении механического воздействия (даже алмазными кругами).
Вышеприведенные свойства геополимерного бетона в процессе его исследований сравнивались с иными видами стандартных бетонных материалов.
Помимо этого, природный вид бетона имеет маленький удельный вес по сравнению с обычным монолитом и высокую безопасность за счет низкого содержания токсичных веществ.
Это лишний раз может убедить применять его в любом виде строительства и промышленности.
Преимущества геополимерных блоков.
При изготовлении геополимерного блока используется измельченная древесина. Ее сильно вымачивают в воде и обрабатывают озонатором. Обработанную древесину добавляют в бетономешалку к бетонному раствору и уже готовой геополимерной массой заливают в опалубку-электрод. В такой опалубке в течение часа на нее воздействует через преобразователь ток. Когда блок затвердевает, становится однородного цвета, опалубку с него снимают. После полного затвердевания готовый геобетон цвет не меняет.
Узнав подробнее о полезных физико-химических качествах геополимера, ученые на мировом уровне продолжают их совершенствовать, чтобы в полной мере использовать их в жилищном, транспортном и промышленном строительстве. Тем более что этот экологически чистый материал еще достаточно дешев и может изготавливаться за счет отходов промышленного производства. Что, в свою очередь, в положительном ключе сказывается на экологической ситуации.
Вернуться к оглавлению
Хитрости самостоятельного приготовления
Поскольку инновационный минимум разработок в сфере применения природного бетона еще не достиг своего максимума и исследования в этой сфере продолжают вести, то данных о точных пропорциях используемых материалов в составе не обнародовано. Однако многие специалисты строительных профессий самостоятельно экспериментируют над созданием собственного материала.
В качестве полимерного компонента можно использовать обычный клей ПВА.
Создать геополимерный бетон своими руками можно при условии хорошей базы химико-физических знаний, возможности достать необходимые вещества и возможности производить эксперименты путем проб и ошибок. Рецепт для самостоятельного приготовления 0,4 л состава следующий:
- 300 г зольной пыли;
- 300 г шлака;
- 80 г 45% КОН;
- 100 г жидкого стекла (K2SiO3, 60,8% воды);
- 52 г воды.
Необходимо создать температуру затвердевания будущего бетона 80 градусов. За день при такой температуре состав затвердевает на 110 МПа, всего уходит на процесс застывания 7-10 дней. Для сравнения, у обычного бетона это занимает до 28 календарных дней.
Самостоятельно природные бетонные составы изготавливаются аналогично приготовлению стандартного бетона. В бетономешалку заливается небольшое количество того цемента, который предназначен для изготовления геобетона, и вода. Затем в равных пропорциях добавляется зольная пыль и шлак. Вся масса тщательно перемешивается. Далее очередь полимерных материалов. Вся масса снова мешается до полной готовности. В качестве полимерного компонента может служить всем известный ПВА особой консистенции или водорастворимые смолы. Поливиниловый спирт, входящий в ПВА, послужит для состава эмульгатором, т. е. вяжущим компонентом.
При изготовлении геобетона своими руками можно последовать совету добавлять в приготовляемый бетонный состав органические полимерные добавки количеством не более 20% от общей массы цемента. При введении в смесь водорастворимых смол, например эпоксидной или полиамидной, с последующим введением полиэтилен-полиаминового отвердителя, геополимерный бетон выйдет лучшего качества.
Изготовление геополимерного бетона
В современном строительстве этот бетон стал применяться недавно. Он относится к экологически чистым материалам, применяемым в строительстве.
Геополимерный бетон затвердевает очень долго, в течение 28 дней.
Несомненным плюсом является то, что для того, чтобы изготовить геополимерный бетон своими руками, не потребуется дорогостоящих компонентов. При изготовлении используются:
- Зола уноса.
- Специальный отвердитель.
- Гидроксид калия.
- Жидкое стекло.
- Шлак.
Ненатуральными компонентами являются в составе жидкое стекло и гидроксид калия. Зола или зольная пыль, которая используется при изготовлении, это компонент, обладающий высокими физическими и технологическими свойствами. Шлак и зола – материалы, до недавнего времени не перерабатывавшиеся должным образом и наносящие своими скоплениями ущерб экологии. Плюсом является то, что сырья для изготовления композитного бетона у человечества неисчерпаемое количество.
Рецепт и пропорции для изготовления
Изготовить геополимерный бетон можно путем смешивания компонентов в строгих пропорциях при очень низкой температуре.
Геополимер состоит из шлака, смеси зольной пыли, жидкого стекла и других веществ.
По структуре этот новый строительный материал напоминает натуральный камень, а сделать его своими руками при наличии всех ингредиентов несложно.
Добавление шлака обеспечивает геополимерный бетон высокой прочностью, но при этом появляется побочный эффект в виде усадочных трещин. Чтобы избежать этого, шлак смешивают с золой уноса в пропорции 50:50, тогда смесь приобретает необходимое качество.
Официально разработка рецепта, по которому каждый своими руками может изготовить геополимерный бетон, ведется по сей день. Поэтому еще не предоставлен твердый список и пропорции для состава, и люди, интересующиеся вопросами экологически чистого строительства, экспериментируют с составами самостоятельно.
Для того чтобы на выходе получить 0,4 литра бетона, смешивают следующие ингредиенты, со строгим контролем пропорций:
Схема устройства бетоносмесителя.
- Гидроксид калия 40% – 80 гр.
- Жидкое стекло – 100 гр.
- Шлак – 300 гр.
- Зола уноса – 300 гр.
- Вода – 52 гр.
По этим пропорциям, взятым за основу, рассчитывают необходимый объем бетона. Использующиеся в составе геополимеры присутствуют в свободной продаже. Стоит изготовленный самостоятельно геополимерный бетон дороже, чем привычный портландцемент для бетонной смеси.
Замедлить скорость схватывания, по которой геополимерный бетон значительно превышает бетон обычный, можно при помощи декагидрата тетрабората.
Вернуться к оглавлению
Особенности и секреты изготовления
Часто в бетон добавляют водорастворимые смолы, латексы и ПВА. Применение ПВА оправдано в особой консистенции, где в роли эмульгатора – поливиниловый спирт.
Когда смесь высыхает, на поверхности бетон образует кристаллизующуюся тонкую твердую пленку, набухающую при поглощении воды. Следовательно, чтобы сделать такой бетон, нужно исключить повышенную влажность. При повторном и последующих высыханиях прочность полимербетона возвращается к прежним значениям.
Количество всех вводимых добавок устанавливается исключительно экспериментальным путем. Приготовление не сильно отличается от приготовления обыкновенного цемента, и бетоносмеситель тоже понадобится. В первую очередь закладывают воду, а затем засыпается зола и шлак. Этот состав тщательно перемешивается, а затем к нему добавляются полимеры, и весь состав до готовности перемешивают.
Вернуться к оглавлению
Характеристики и сравнение
Геополимерный бетон, или, как его еще называют, композитный, обладает по сравнению с классическим большей устойчивостью к коррозии, меньшим временем застывания. Окончательное затвердевание происходит через неделю, а у классического бетона этот срок составляет месяц. Уже через два дня на конструкциях из полимерного бетона можно проводить начальные работы.
Плюсом в сравнении с портландцементом является более высокий уровень сцепления с любой поверхностью. Также этот материал обладает высокой степенью сопротивляемости изгибу и растяжению, устойчивостью к кислотному воздействию и температурным перепадам.
Многие эксперты считают, что будущее строительства именно за этим материалом, так как переход на геополимеры позволит создавать более качественные постройки. Небоскребы и мосты приобретут большую устойчивость, так как получаемый из золы и шлака раствор более эластичен. От разрушения под высокими температурами постройки тоже будут защищены, так как геополимерный бетон обладает хорошей пожаробезопасностью. В качестве эксперимента бетонный блок был раскален до температуры 230 градусов и находился в такой температуре около 2-х суток. После окончания эксперимента, когда бетон остыл, на нем не было обнаружено ни одной трещины.
Существует теория, согласно которой именно из полимерного бетона построены были много веков назад новоегипетские пирамиды. Но большинство ученых-исследователей все же считает, что камни, используемые при постройке пирамид, были нерукотворные, а самые обыкновенные природные. Вопреки теории, они не содержат щелочных алюмосиликатов, которые и определяют геополимер, и структура известняка не нарушена.
Открытие таких материалов для повсеместного широкого использования решает две проблемы современного строительства сразу: не нужны дорогостоящие материалы и не загрязняется окружающая среда.
Иван, в таком случае нужно отталкиваться от ведра объёмом 10 л. Наполнить полное ведро песком и добавить 1/3 цемента, всё перемешать будет 10 л. или.
16 октября 2015
Как производится расчет готового бетона на 1кв метр стяжки толщиной 5см? Сколько для этого потребуется песка и цемента? Чтоб лишнее не покупать. Хочу.
12 октября 2015
У разных марок бетона если мерить по объему, то меняется только отношение песка и щебня к цементу, а воды всегда берется ровно половина от объема цеме.
20 октября 2015
Иван, в таком случае нужно отталкиваться от ведра объёмом 10 л. Наполнить полное ведро песком и добавить 1/3 цемента, всё перемешать будет 10 л. или.
16 октября 2015
Как производится расчет готового бетона на 1кв метр стяжки толщиной 5см? Сколько для этого потребуется песка и цемента? Чтоб лишнее не покупать. Хочу.
12 октября 2015
У разных марок бетона если мерить по объему, то меняется только отношение песка и щебня к цементу, а воды всегда берется ровно половина от объема цеме.
Несколько дополнений: 1. Если нужно выполнить качественную гидроизоляцию жидкой резиной, желательно применять геотекстиль по всей поверхности. Расход.
23 сентября 2015
Как и чем сделать верхнюю кайму облицовки фундамента(натур.камень.плитняк)?
© Copyright 2014–2017, moifundament.ru
- работы с фундаментом
- Армирование
- Защита
- Инструменты
- Монтаж
- Отделка
- Раствор
- Расчет
- Ремонт
- Устройство
- Виды фундамента
- Ленточный
- Свайный
- Столбчатый
- Плитный
- Другое
- О сайте
- Вопросы эксперту
- Редакция
- Контакты
- Работы с фундаментом
- Армирование фундамента
- Защита фундамента
- Инструменты для фундамента
- Монтаж фундамента
- Отделка фундамента
- Раствор для фундамента
- Расчет фундамента
- Ремонт фундамента
- Устройство фундамента
- Виды фундамента
- Ленточный фундамент
- Свайный фундамент
- Столбчатый фундамент
- Плитный фундамент
Источники: http://stroitel-list.ru/beton/chto-takoe-geopolimernyj-beton-kak-izgotovit-svoimi-rukami.html, http://tolkobeton.ru/beton/geopolimernyj-beton.html, http://moifundament.ru/rastvor/geopolimernyj-beton-svoimi-rukami.html
